基于POMDP模型的机器人导航控制方法

基于部分可观测马尔可夫决策过程(POMDP)模型实现了机器人导航行为控制,给出了一种基于POMDP模型的机器人导航控制方法.该方法考虑动作的不确定性和状态的部分可观测性.首先介绍了POMDP的原理及模型;然后给出了基于POMDP模型进行导航的控制系统、对控制系统的状态空间的表示、动作空间的表示以及对声纳模型进行了比较详细的阐述,讨论了控制模型的求解过程;最后对采用POMDP模型的机器人导航控制进行了仿真实验,并对仿真结果进行了分析.     

基于多传感信息的挖掘机器人导航及避障技术

为实现挖掘机器人在挖掘作业前,无碰撞安全行走到作业场所,采用视觉、红外及超声波传感器,采集挖掘机器人外界环境信息,通过红外及超声波传感器实现墙壁跟踪导航;依靠视觉传感器,实现巡线、道路识别、导引车辆跟踪导航;依靠光流法提取障碍物特征信息,实现路面障碍物的识别、避障。研究结果表明:综合使用多传感器信息,可以实现挖掘机器人的导航及避障目标。     

基于Fuzzy Logic/Stateflow的挖掘机拟人操作技术

为提高挖掘机工作装置的自主操作水平,减轻驾驶员的劳动强度,针对PC02挖掘机工作装置在挖掘过程中的基本动作,在行为控制的基础上,提出了实现基本动作的I-FORMA-O方法以及基于FuzzyLogic/Stateflow的仿真实验模型;仿真实验实现了由基本动作对应的驱动事件使挖掘行为发生状态迁移的过程.结果表明,用模糊逻辑定义基本动作简化了计算,该仿真实验模型作为平台,直观、可靠,便于借用和修改挖掘机驾驶人员的操作经验,使开发效率明显提高,为以后使用RTW工具箱直接生成可执行代码奠定了基础.     

基于有穷自动机的自然语言状态转换

针对Robocup自主机器人比赛中,机器人进攻和防守状态、动作转换延迟问题,采用一种基于有穷自动机模型的自然语言状态转换方法,把机器人、环境等自然语言信息抽象成形式化的符号和状态,并转化为有穷自动机输入符号.通过设定状态转移函数、字母表规则、无差别地完成各种状态转换过程.研究结果表明:该方法能有效地完成自然语言状态下的机器人状态、动作间的转换,具有较好的实时性和可靠性.     

非均匀有理B样条的挖掘机器人 作业过程中自主避障控制

为解决挖掘机器人在作业过程中遇到大障碍物时无法及时调整动作的问题,提出一种基于非均匀有理B样条(NURBS)曲线的轨迹规划方法.利用3次NURBS曲线插值实现特定的挖掘曲线,在与大障碍物发生碰撞时,通过调整权重因子改变挖掘机器人的局部挖掘轨迹,并且保证轨迹具有良好的平滑性和连续性.仿真实验表明:所提的轨迹规划方法能够实时调整铲斗位姿,进而改变挖掘路径,使挖掘机器人成功避开障碍物,实现自主平滑挖掘.     

基于DFA复合式Agent模型的设计与实现

针对机器人团队协作检测与跟踪动态目标的需要,提出1种基于有限状态自动机(DFA)的复合式Agent模型。通过结合有限状态自动机的行为状态模型,对复合式Agent模型进行改进,在固定路线的动态目标跟踪实验中,对改进前后的Agent模型实际实验数据进行比较,并将该模型应用于基于区域的多机器人多目标跟踪实验中。结果表明:改进后的Agent模型通过有限状态自动机中的状态抽象,不仅从目标检测与跟踪的角度提高了Agent个体性能,还从社会的角度,提高了群体团队的协作性能;提出的模型通过行为状态模型将动作、决策等与环境信息进行了有效的分离,从而具有较好的可移植性和高扩展性;改进后的Agent模型跟踪偏差期望值与样本方差均降为改进前的一半,为实时的目标协作检测与跟踪提供了有效途径。     

基于Rulkov神经元模型的四足机器人适应性行走控制

为了改善足式机器人的适应性行走能力,提出仿生控制和智能优化算法相结合的控制策略.利用Rulkov神经元模型对生物中枢模式发生器(central pattern generator, CPG)进行机理建模;设计了基于CPG模型的单关节和多关节耦合的网络拓扑结构,并利用多目标遗传算法优化CPG单元间的耦合系数矩阵,使得CPG网络的输出信号可以控制机器人关节按照一定的时序发生动作;设计机器人信息融合反馈系统并提出坡面适应性行走控制策略,并以四足机器人GhostDog作为实验对象,在Webots仿真平台上做实验验证.结果表明,所提出的行走控制策略可以控制机器人自主完成模式切换,具有一定的环境适应性.     

基于情感认知的学习与决策算法在移动机器人行为协调中的应用

基于情感和认知的学习与决策模型是一个新的强化学习算法,该模型将来自情感的内在奖励和来自认知的外部奖励作为学习和决策的动机.将该模型引入到基于行为的机器人控制体系中,构造了一个新的移动机器人导航控制系统.通过基于在线的情感认知学习,形成合理的行为协调机制,从而使机器人实现自主导航任务.仿真实验结果表明:将情感系统引入到机器人系统中能提高学习速度,所提出的控制策略能有效地改善机器人在未知的环境中自主导航的能力.     

神经元模型的四足机器人适应性行走控制

为了改善足式机器人的适应性行走能力,提出仿生控制和智能优化算法相结合的控制策略.利用Rulkov神经元模型对生物中枢模式发生器(central pattern generator, CPG)进行机理建模;设计了基于CPG模型的单关节和多关节耦合的网络拓扑结构,并利用多目标遗传算法优化CPG单元间的耦合系数矩阵,使得CPG网络的输出信号可以控制机器人关节按照一定的时序发生动作;设计机器人信息融合反馈系统并提出坡面适应性行走控制策略,并以四足机器人GhostDog作为实验对象,在Webots仿真平台上做实验验证.结果表明,所提出的行走控制策略可以控制机器人自主完成模式切换,具有一定的环境适应性.     

基于状态感知的UGV 事件触发路径跟踪控制

针对通信受限下的无人驾驶车辆路径跟踪控制问题，提出了一种基于状态感知的H∞事件触发路径跟踪控制策略.首先，根据车辆的动力学行为建立了相应的路径跟踪控制模型；其次，基于对路径跟踪控制系统的状态实时感知，设计了一种新型的基于状态感知的事件触发通信策略（SS-ETC），可根据控制系统的状态对事件触发阈值进行动态自适应的调整；然后，在该动态事件触发通信策略下，结合时滞系统建模方法与Lyapunov 稳定性理论，设计了基于状态感知的事件触发H∞控制器.本文所提出的基于状态感知的动态事件触发通信策略能够根据控制系统的量测状态进行通信阈值的动态调整，有效地实现了自主车辆通信与控制的自适应协同设计.最后，通过仿真实验验证了所提出的动态事件触发控制策略的有效性.     

模糊层次分析法在深基坑支护方案评价中的应用①

以国家地理信息科技产业园5号地块基坑支护为研究对象，从模糊层次分析理论出发，建立了复合地基深基坑支护方案评价的决策模型，对拟用三种基坑支护方案进行模糊综合评价分析，确定最佳支护方案，为实际工程建设提供了决策依据。     

深基坑参数融合数据模型与数据结构

基于深基坑开挖过程中,不同实体的几何参数、物理参数和力学参数之间的关联性,提出深基坑参数融合数据模型,实现将深基坑的几何模型和力学模型统一在一个框架之下.根据面向对象的编程思想,采用C++语言对各基坑实体进行描述,为模型设计一个能够体现各基坑实体类之间层次关系的数据结构,并开发了深基坑三维建模与风险预警软件.将开发的软件应用于上海市汉中路地铁车站深基坑项目,结果表明,该数据模型很好地实现了不同基坑实体之间的关联,可以有效地预测深基坑施工过程中的潜在风险.     

煤矿回风井掘进爆破振动监测分析

以某煤矿风井爆破掘进为研究对象,对回风立井和进风立井爆破掘进开挖所产生的地震波进行了监测和分析,利用萨道夫斯基公式确定K、α值,并结合实际情况调整爆破参数,以此来保证地面建筑物(构筑物)的安全。     

复合采动下边坡岩体滑移规律及其数值分析

在数值分析与实际变形分析的基础上,探讨复合开采影响下岩体内部的应力变化特点,由于在地下与露天复合开有作用下,岩体变形的叠加作用与变化特征取决于２种采矿的各自开挖量;当边坡角较小时,岩体变形更多地表现地下采动特性,而在相同地下采动影响下,随着露天边坡角增大,其相应的变形范围和变形深度均增大：２种开挖量大小直接影响各单元体主应力矢量大小和方向,并且其中每个开挖量的变化都将使岩体产生不同的破坏特点和９骨     

长江漫滩地区深大基坑开挖工程半逆作半顺作法研究

针对长江漫滩高承压水地基,以南京市某工字型地下6层地铁换乘站基坑为依托工程,采用FLAC3D三维有限差分软件,分别对半顺作半逆作开挖法和明挖顺作法进行数值模拟,分析了基坑开挖及降水的应力渗流耦合作用对周围地表沉降、连续墙侧移和支撑轴力的影响。结果表明：1)长江漫滩高承压水地基深基坑开挖工程,地表沉降值和连续墙变形值均较大;2)工字型深基坑开挖工程,地表沉降、连续墙侧移最大值出现在上下横边中点处;3)半顺作半逆作法的地表沉降、连续墙侧移、横向支撑轴力值均小于明挖顺作法,更有利于控制基坑侧壁变形,降低基坑开挖风险。     

Application of FEM Analysis to Braced Excavation

It is becoming possible to do detailed numerical analyses for the various mechanical behavior of braced excavation by researching and developing the numerical analysis technique such as the finite element method (FEM). However, the mechanical behavior of braced excavation has not been clarified fully both in theory and in experience. Therefore, improving the prediction accuracy during the prior design is very important for making the observational method of braced excavation more effective. In this paper, FEM analyses were performed for a model of braced excavation by using Geotechnical Finite Element Elasto-plastic Analysis Software, GeoFEAS (2D). As the constitutive law of ground, MC-DP model, and Duncan-Chang model were applied. The results were compared and discussed with that of a site measurement, and the effects of the constitutive law of ground on the analyzed result were verified. For the difference between the results, the reason was investigated by the analyses adjusting the elastic modulus of ground, and the appropriate application of the constitutive law was researched.     

砂土地层基坑开挖与邻近建筑物相互影响关键参数分析

基坑开挖会对邻近建筑物产生影响,建筑物的存在也会增加基坑施工的风险,开展基坑与邻近建筑物的相互影响研究具有重要意义。以某深基坑工程为背景,通过现场监测数据分析基坑开挖对围护桩位移的影响,然后建立三维数值模型,并与现场监测进行对比验证了模型的准确性。最后分析了围护桩刚度、建筑物层数及基坑与建筑物相对位置等参数下基坑与建筑物的相互影响规律。研究结果表明：采用围护桩结合锚索支护会显著减小基坑开挖引起的围护桩变形,基坑开挖引起的建筑物基础沉降和水平位移随围护桩刚度的增加变化幅度均在5%以内;建筑物层数每增加5层,建筑物基础的沉降和水平位移分别增加约8%和10%,靠近建筑物的基坑围护桩水平位移增加约5.5%;在建筑物与基坑的夹角在30°以上时,基坑开挖引起的建筑物基础变形均在2 mm以内,引起的围护桩水平位移均在0.8 mm以内。研究结果可以为后续类似工程提供参考和借鉴。     

基于时态逻辑的抽象对象规约方法

提出了一种基于时态逻辑的抽象对象语义描述方法,采用这种方法,可以在说明对象的同时对其行为加以时态限制,从而在语义层次上规约了并行对象系统的行为。在此方法上,还可以进一步对系统进行形式化的验证。     

兰州地铁红砂岩基坑开挖监测与数值模拟分析

以兰州市东方红广场地铁车站红砂岩深基坑为研究对象,对基坑开挖过程中围护桩位移和基坑周边地表沉降进行现场监测,并对实测结果进行分析;采用MIDAS GTS数值模拟软件,分别建立深基坑开挖支护和渗流分析的三维模型,对深基坑在开挖过程中的位移进行模拟计算.结果表明:桩的水平位移随桩体嵌入深度先增大后减小,整体呈")"形前倾,...     

An engraved artifact from Shuidonggou, an Early Late Paleolithic Site in Northwest China

Cognition and symbolic thinking are viewed as important features of modern human behavior.Engraved objects are seen as a hallmark of cognition and symbolism,and even as evidence for language.Accumulated evidences including engraved bones,ochre,ostrich eggshells and stone artifacts were unearthed from Africa,Europe,Levant even Siberia Paleolithic sites.But the archaeological evidence for this,including beads,ornaments,burials,performed objects and engraved objects,is rarely discovered in the Pleistocene of East Asia.The present paper reports an engraved stone object unearthed in the Early Late Paleolithic levels about 30 ka BP at the Shuidonggou site(SDG) in northwestern China.It was unearthed in the 1980’s excavation from Lower culture unit of SDG1 but was identified in 2011 when the first author of this article observed the collection from the 1980’s excavations stored in the Institute of Archaeology of Ningxia Hui Autonomous Region for further detailed lithic analysis.This lithic artifact is the first engraved non-organic object of the Paleolithic period found in China.In order to clarify the details of the incisions and to document the human intentional modifications,we used a KEYENCE VHX-600 Digital Microscope to measure and observe all the incisions in 3-dimensional perspective.Comparing the natural cracks and analyzing many details of the incisions,we argue that incisions on this stone artifact are the result of intentional behaviors by ancient humans.Also,we exclude the possible other causes including animal-induced damages,post-depositional phenomenon and unintentional by-products.Combining all these features,we suggest that the incisions were made by an intentional behavior and were probably of a non-utilitarian character.Because the nature of most other engraved objects in China is debate,we cannot get a clear scenario of the emergence and progress of modern human behavior in North China.But we infer the possible existence of a counting or recording system,or other symbolic behaviors,which reflect considerably evolved cognitive capacities or modern human behavior in the Early Late Paleolithic of East Asia.